论文题目: Pu在特定地质环境下的化学行为研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 核燃料循环与材料
作者: 章英杰
导师: 范显华
关键词: 溶解度,氧化还原,配合,胶体,吸附
文献来源: 中国原子能科学研究院
发表年度: 2005
论文摘要: 本文对高放废物中毒性大、半衰期长的超铀元素钚（Pu）在特定地质环境下的化学行为进行了较为系统的研究。内容包括Pu在北山预选处置场地下水中的溶解度测定,Pu（Ⅴ）与地下水辐解产物H2O2、深部花岗岩的还原反应动力学,Pu（Ⅳ）的无定形水解产物Pu（OH）4（am）与地下水中HCO3-、CO32-的配合反应,Pu的胶体行为以及Pu在废物容器材料主要组分铁及其腐蚀产物、北山预选处置场围岩上的吸附行为等。 Pu在北山（BS03井）地下水中的溶解度测定结果表明:溶解平衡后Pu在BS03井地下水中主要存在价态为四价,但伴随有三价、五价存在,控制溶解度的固相为无定形的氢氧化钚沉淀物,即Pu（OH）4（am）,溶液pH值（7.07、7.93、8.90、9.91）变化对Pu的溶解度影响不明显。同时以NaNO2为Pu（Ⅳ）的价态稳定剂,测定了Pu（Ⅳ）的溶解度,结果表明溶解平衡后Pu的价态为四价,可能存在的形态为Pu（OH）4、Pu（OH）5-及Pu（Ⅳ）与CO32-离子的系列配合物,溶液pH值（6.98、7.95、8.78、9.92）变化对Pu（Ⅳ）在BS03井地下水中的溶解度影响不明显,控制溶解度的固相仍然为Pu（OH）4（am）。地球化学模式EQ3/6（Version 7.2a）计算结果表明:当地下水的氧化还原电位在-0.35V≤Eh<0.6V之间时,Pu在BS03井地下水中存在的价态主要为四价,存在形态为Pu（OH）5-,这与实验结果基本吻合。 通过对Pu（Ⅴ）与H2O2、北山深部花岗岩的还原反应研究,分别获得Pu（Ⅴ）与H2O2及北山深部花岗岩的还原反应动力学表达式为: -dc(Pu（Ⅴ）/dt=（3.93±1.93）×10-9×c（Pu（Ⅴ））×c（H2O2）/c（（H+））① -dc(Pu（Ⅴ）/dt=（7.46±0.77）×10-12×σgranite×c(（Pu（Ⅴ））/c（（H+））② 随着温度的升高,反应速率明显加快,根据Arrhenius规律,计算出了反应的活化能分别为Ea=84KJ/mol和29KJ/mol。地下水中Fe2-、SO42-、HCO3-、F-等离子的存在,有利于Pu（Ⅴ）的还原;花岗岩样品的表面还原电荷数随着取样的深度增大而增大,且与花岗岩样品中亚铁类矿物有关,亚铁矿物的存在,将是影响高价核素在其中迁移的主要因素之一;随着体系中花岗岩浓度的增加和溶液pH值的增大,Pu（Ⅴ）的还原速
论文目录:
第一章 概述
1．1 环境中Pu的浓度
1．2 Pu在近中性水溶液中的化学行为研究现状
1．2．1 地下水组成
1．2．2 Pu的主要同位素
1．2．3 Pu在水溶液中的价态
1．2．4 P的溶解度
1．2．5 Pu的配合行为
1．2．6 Pu的氧化还原反应
1．2．7 Pu的胶体行为
1．2．8 Pu与地质材料的相互作用
1．3 我国高放废物处置化学研究进展
1．4 论文的目的意义和研究内容
参考文献
第二章 溶解度测定
2．1 引言
2．2 实验部分
2．2．1 试剂及仪器
2．2．2 实验方法
2．3 结果与讨论
2．4 本章小结
参考文献
第三章 Pu(V)的还原动力学研究
3．1 H_2O_2对Pu(V)的还原动力学
3．1．1 实验部分
3．1．1．1 试剂和仪器
3．1．1．2 实验方法
3．1．2 结果与讨论
3．2 花岗岩对Pu(V)的还原动力学
3．2．1 实验部分
3．2．1．1 试剂和仪器
3．2．1．2 实验方法
3．2．2 结果与讨论
3．3 本章小结
参考文献
第四章 Pu(OH)_4(am)与碳酸根的配合行为研究
4．1 实验部分
4．1．1 试剂和仪器
4．1．2 实验方法
4．2 结果与讨论
4．3 本章小结
参考文献
第五章 胶体行为
5．1 实验部分
5．1．1 试剂和仪器
5．1．2 实验方法
5．2 结果与讨论
5．2．1 地下水中矿物胶体参数
5．2．2 Pu的胶体行为研究
5．3 本章小结
参考文献
第六章 吸附行为
6．1 实验部分
6．1．1 试剂及仪器
6．1．2 实验方法
6．1．3 解吸实验
6．1．4 数据处理公式
6．2 结果与讨论
6．3 本章小结
参考文献
第七章 结论与建议
7．1 结论
7．2 建议
本论文取得成果
本论文创新点
致谢
附录
发布时间: 2005-12-05
参考文献
- [1].高放废物深地质处置库缓冲材料[D]. 钱丽鑫.同济大学2007
- [2].综合地球物理在高放废物地质处置选址中的应用研究[D]. 腰善丛.中国地质大学(北京)2017
- [3].基于高放废物深地质处置的溶质运移研究[D]. 李寻.浙江大学2009
- [4].核素在高放废物地质处置预选场的迁移行为研究[D]. 韦红钢.中国地质大学（北京）2012
- [5].高放废物处置库北山预选区深部地下水成因机制研究[D]. 周志超.核工业北京地质研究院2014
相关论文
- [1].核素在高放废物地质处置预选场的迁移行为研究[D]. 韦红钢.中国地质大学（北京）2012
- [2].富烧绿石人造岩石和锆英石固化模拟锕系废物研究[D]. 杨建文.中国原子能科学研究院2000
- [3].环境样品中痕量铀、钍、镎和钚的电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析方法研究[D]. 吉艳琴.中国原子能科学研究院2001
- [4].NDA核标准样品研制中质量控制的一些关键技术研究[D]. 王兴尧.中国原子能科学研究院2001
- [5].HAE放射性废物预选处置场地地下水运动特征及核素～（90）Sr迁移行为研究[D]. 王青海.成都理工大学2002
- [6].99Tc在模拟地质条件下的吸附、扩散、弥散及水溶液化学行为研究[D]. 刘德军.中国原子能科学研究院2004
- [7].高放固化体处置条件下的浸出和模型研究[D]. 张华.中国原子能科学研究院2004
- [8].铀在地下水中化学形态及地球化学工程屏障研究[D]. 张东.中国工程物理研究院2005
- [9].核设施放射性流出物排放的优化控制研究[D]. 刘华.中国原子能科学研究院2005
- [10].利用自蔓延高温合成技术固化放射性废物[D]. 张瑞珠.北京科技大学2005